INTRODUCCIÓN
En el siguiente contenido se mostrara algo de la historia de la estática, así como se presentaran los casos o empleos más comunes de la aplicación de esta rama de la física
En el siguiente contenido se mostrara algo de la historia de la estática, así como se presentaran los casos o empleos más comunes de la aplicación de esta rama de la física
ESTATICA APLICADA
Es la aportación de la resistencia de materiales y la mecánica, que nos dan conocimiento de las fuerzas exteriores e interiores de una estructura, de tal forma que nos permite determinar sus dimensiones estrictas, asegurando la estabilidad de la obra.
Es de origen relativamente reciente el desarrollo de la estática y sus aplicaciones al campo de la construcción. Cierto es que los pueblos en la antigüedad de oriente, los griegos y los romanos, después conocieron la influencia de la mecánica en la construcción, pero durante la invasión de los bárbaros se perdieron por completo los estudios realizados.
En la edad media, esa ciencia quedo sin representante, y como juicio de los fundamentos científicos de las obras maravillosas de aquellos tiempos, cabe apuntar que son principalmente el resultado de un sentimiento practico, educado en una tradición sana y perfecta, así como el gusto artístico de los maestros aparejadores medievales.
Ningún cambio se manifestó antes del renacimiento. Por ejemplo, Leonardo da Vinci (1452-1519) propone: “primero es necesario conocer la teoría, luego la práctica”. El también se basaba en la práctica, pero la organizaba y daba cima a su estudio, naciendo así la ciencia mecánica, de la que Galileo (1564-1727) hacen una potencia de progreso y divulgación. Bajo sus principios trabajaron genios como Beroulli (1598-1634) y Euler (1707-1783) y más tarde Coulomb (1736-1806).
No obstante, las leyes fundamentales de la estática no obtuvieron aplicación práctica hasta fines del siglo XVIII, puesto que se redujeron sus conocimientos a los pocos sabios e investigadores, y los peritos de la construcción nada sabían de la nueva ciencia, se hacían a las formas tradicionales, y como, por otra parte, la piedra y la madera eran los materiales ordinarios empleados en las obras, no había motivo alguno que venciera su indolencia y les pudiera aceptar de los procedimientos clásicos.
Es la aportación de la resistencia de materiales y la mecánica, que nos dan conocimiento de las fuerzas exteriores e interiores de una estructura, de tal forma que nos permite determinar sus dimensiones estrictas, asegurando la estabilidad de la obra.
Es de origen relativamente reciente el desarrollo de la estática y sus aplicaciones al campo de la construcción. Cierto es que los pueblos en la antigüedad de oriente, los griegos y los romanos, después conocieron la influencia de la mecánica en la construcción, pero durante la invasión de los bárbaros se perdieron por completo los estudios realizados.
En la edad media, esa ciencia quedo sin representante, y como juicio de los fundamentos científicos de las obras maravillosas de aquellos tiempos, cabe apuntar que son principalmente el resultado de un sentimiento practico, educado en una tradición sana y perfecta, así como el gusto artístico de los maestros aparejadores medievales.
Ningún cambio se manifestó antes del renacimiento. Por ejemplo, Leonardo da Vinci (1452-1519) propone: “primero es necesario conocer la teoría, luego la práctica”. El también se basaba en la práctica, pero la organizaba y daba cima a su estudio, naciendo así la ciencia mecánica, de la que Galileo (1564-1727) hacen una potencia de progreso y divulgación. Bajo sus principios trabajaron genios como Beroulli (1598-1634) y Euler (1707-1783) y más tarde Coulomb (1736-1806).
No obstante, las leyes fundamentales de la estática no obtuvieron aplicación práctica hasta fines del siglo XVIII, puesto que se redujeron sus conocimientos a los pocos sabios e investigadores, y los peritos de la construcción nada sabían de la nueva ciencia, se hacían a las formas tradicionales, y como, por otra parte, la piedra y la madera eran los materiales ordinarios empleados en las obras, no había motivo alguno que venciera su indolencia y les pudiera aceptar de los procedimientos clásicos.
ESTRUCTURAS
Los componentes de una obra que en virtud e la propia resistencia germaniza su estabilidad. Se encuentran entre estas las siguientes: las paredes exteriores y medianas de los edificios, las jácenas y vigas de techo, los apoyos, las columnas y pilares, las bóvedas...en fin, los estribos y cimientos.
En concepto de estructura, en su sentido mas restringido, no abarca las paredes divisorias o relleno, ni las obras de fabrica interior de un edificio, ni la cubierta del tejado, etc.
En la construcción moderna las medianeras y muros de fachadas vienen reemplazando con frecuencia por una serie de pilares y carreras que forman una armazón resistente.
Los componentes de una obra que en virtud e la propia resistencia germaniza su estabilidad. Se encuentran entre estas las siguientes: las paredes exteriores y medianas de los edificios, las jácenas y vigas de techo, los apoyos, las columnas y pilares, las bóvedas...en fin, los estribos y cimientos.
En concepto de estructura, en su sentido mas restringido, no abarca las paredes divisorias o relleno, ni las obras de fabrica interior de un edificio, ni la cubierta del tejado, etc.
En la construcción moderna las medianeras y muros de fachadas vienen reemplazando con frecuencia por una serie de pilares y carreras que forman una armazón resistente.
PRINCIPIOS DE LA ESTATICA
Tiempo: el tiempo es una medida de la sucesión de acontecimientos y en la mecánica de Newton se considera una cantidad absoluta. La unidad de tiempo es el segundo, que es una fracción conveniente de las 24 horas del día.
Fuerza: la fuerza es la acción de un cuerpo sobre otro. Una fuerza tiende a desplazar un cuerpo en la dirección de su acción sobre dicho cuerpo.
Materia: la materia es la sustancia que ocupa el espacio. Un cuerpo es materia limitada por una superficie cerrada.
Inercia: la inercia es una propiedad de la materia por la cual se resiste a alterar su movimiento.
Masa: la masa es la medida cuantitativa de la inercia. La masa es, también, una propiedad de todo cuerpo que va siempre acompañada por la atracción mutua con los demás cuerpos.
Partícula: se llama partícula a un cuerpo de dimensiones despreciables.
En el aspecto matemático, una partícula es un cuerpo cuyas dimensiones se aproximan a cero, por lo que puede analizarse como una masa puntual. Frecuentemente se toma una partícula como elemento diferencial de un cuerpo. Y también cuando las dimensiones de un cuerpo no influye en la descripción de su movimiento, puede tratarse el cuerpo como si fuera una partícula. En otros casos, una partícula podrá considerarse como un elemento diferencial de un cuerpo.
LEYES DE NEWTONIsaac Newton fue el primero en enumerar correctamente los principios fundamentales que rigen el movimiento de una partícula y en demostrar su validez. Modificando ligeramente su enunciado original, dichas leyes dicen:
Una partícula sobre la cual no actúe ninguna fuerza que no este equilibrada o permanece en reposo o sigue un movimiento rectilíneo uniforme.
La aceleración de una partícula es proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre ella y tiene la dirección y sentido de dicha fuerza.
Cuando un cuerpo ejerce una fuerza, llamada acción, sobre otro, este a su vez, ejerce sobre el primero otra fuerza llamada reacción, de igual modo y dirección, pero de sentado contrario.
La validez de estas leyes se ha comprobado experimentalmente de muchas y muy precisas maneras. La segunda ley constituye la base de la mayoría de los análisis de la dinámica. Aplicándola a una partícula de masa m puede escribirse en la forma:
F = m a
La tercera ley es fundamental para nuestro conocimiento de las fuerzas. Establecer que las fuerzas aparecen siempre por parejas de fuerzas iguales y opuestas. Así, la fuerza ejercida hacia abajo por el lápiz sobre la mesa, esta acompañada por otra fuerza igual y hacia arriba, ejercida por la mesa sobre el lápiz. Este principio es valido para todas las fuerzas, constantes o variables independientemente del sistema que la ejerza, cumple en todo instante durante el tiempo en que estén aplicadas las fuerzas. La falta de cuidado en la aplicación de esta ley origina frecuentes errores al principiante. Al estudiar cuerpos sometidos a fuerzas es absolutamente necesario ver claramente cual de las dos fuerzas de la pareja se esta considerando. Antes que nada es necesario aislar el cuerpo en cuestión y luego considerar solamente la fuerza de la pareja que actúa sobre el cuerpo considerado.
Ley de la gravitación: además de formular las leyes del movimiento de una partícula, también se debe a Newton el enunciado de la ley que rige la atracción mutua entre cuerpos. Esta ley, conocida con el nombre de ley de la gravitación, viene expresada por la ecuación:
F = k m1 m2
R2
F = k m1 m2
R2
El peso de un cuerpo es la fuerza con que la tierra atrae al cuerpo y depende de la posición de este respecto a la Tierra. Si la Tierra se considera como una esfera perfecta de igual volumen, un cuerpo con una masa de un kg exactamente seria atraído a la Tierra con una fuerza de 9.824 N en la superficie, 9.821 a una altura de 1 km., 9,523 a una altura de 100km., 7,340 a 1000km. Y 2,456 N a una altura igual al radio medio de la tierra, de 6371 km., se ve, pues, enseguida, que habrá de tener en cuenta la variación de peso de los cohetes y de las naves espaciales para grandes altitudes.
A la atracción gravitatoria de la Tierra sobre un cuerpo se le llama “peso” del cuerpo. Esta fuerza existe tanto si el cuerpo esta en reposo como si esta en movimiento. Puesto que en sentido estricto esa atracción es una fuerza, el peso de un cuerpo deberá expresarse en Newton (N) según el SI de unidades.
Todos los cuerpos que se dejan caer en el vacío desde un mismo punto situado sobre la superficie terrestre, tendrán la misma aceleración g, según puede verse combinando las ecuaciones 1 y 2 y suprimiendo el Factor (común a ambos miembros) representativo de la masa del objeto que cae. Se tiene, así:
g = kmo
A la atracción gravitatoria de la Tierra sobre un cuerpo se le llama “peso” del cuerpo. Esta fuerza existe tanto si el cuerpo esta en reposo como si esta en movimiento. Puesto que en sentido estricto esa atracción es una fuerza, el peso de un cuerpo deberá expresarse en Newton (N) según el SI de unidades.
Todos los cuerpos que se dejan caer en el vacío desde un mismo punto situado sobre la superficie terrestre, tendrán la misma aceleración g, según puede verse combinando las ecuaciones 1 y 2 y suprimiendo el Factor (común a ambos miembros) representativo de la masa del objeto que cae. Se tiene, así:
g = kmo
